§7.4. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом

Фоторезисторы представляют собой полупроводниковую пла­стину с контактами, которая при освещении уменьшает своё сопро­тив­ление в результате внутреннего фотоэффекта. Спек­тральные харак­те­ристики фоторезисторов определяются свойствами используемых по­лупро­водниковых материалов.

На рис. 7.4 пока­заны спектральные характеристики фо­торезисто­ров из сер­нистого свинца (тип ФС-А) – кривая 1, из селенида кадмия (тип ФС-Д) – кривая 2, из поликристаллов сернистого кадмия (тип ФС-К) – кривая 3 и монокристаллов сернистого кадмия (тип ФС-КМ) – кри­вая 4.

Фоторезисторы характеризуются краткостью измене­ния сопро­тивления под действием света , которая для различных ти­пов резисторов лежит в пределах 1,210. Постоянные времени фото­резисторов составляют 10^-210^-5 с. Порог чувствительности фоторези­сторов определяется дрейфом темнового сопротивле­ния и шумами различных видов.

Характеристики фоторезисторов сильно зависят от температуры. Темновое сопротивление и чувствительность с ростом температуры уменьшаются, а инерционность увеличивается.

Фотодиоды и фототранзисторы. Фотодиоды могут работать в двух режимах – фотогенера­торном и фотодиодном. В фотогенератор­ном режиме источник внешнего напряжения отсутст­вует. В фотодиод­ном ре­жиме к фотодиоду прикладыва­ется внешнее напряжение. При отсутствии облучения под дейст­вием этого напряжения проходит лишь небольшой темновой ток, а при освещении p – n перехода ток увеличивается в зависимости от интенсивности излучения. На рис. 7.5 показаны спектральные характеристики кремниевых (кривая 1) и гер­маниевых (кривая 2) фотодиодов. Частотный диапа­зон фотодиодов ле­жит в пределах 0.11 МГц. Специальные фотодиоды имеют частотный диапа­зон до 10⁹ Гц. Интегральная чувствительность фотодиодов со­ставляет 320 .

В фототранзисторе совмещены фотодиод и усилитель тока. Инте­гральная чувствительность фототранзисторов составляет 70100 . Некоторые типы фотодиодов ФД-1, ФД-9К, фототранзи­сто­ров ФТ-1К, ФТК-3.

Фотоварикапы. Принцип действия фотоварикапа основан на из­менении ёмкости p–n пере­хода при действии потока оптического из­лучения.

Глава vш. Оптические методы контроля, применяемые

в производстве интегральных схем.

§8.1. Контроль качества полированных поверхностей по

картинам отражения лазерного света

К ачество полированных поверхностей обычно кон­тролируют с помощью мик­роскопов, например МИМ - 7 или МИМ - 4. Однако микро­скопы имеют малое поле зре­ния, что не позво­ляет кон­тролиро­вать всю пластину и отдельные протяжённые виды дефектов – плавные неров­ности, завалы по краям при химической полировке и т.д.

Контроль таких дефектов можно осуществлять освещая поверх­ность параллельным или расходя­щимся лучом лазера и анализируя ви­зуально картины отраже­ния лучей от полированной поверхности. Схема лазер­ной установки, применяемой для этой цели пока­зана на рис. 8.1. Луч лазера 1 проходит через расши­ряющую систему 2 и полу­прозрачное зеркало 3 и от­ражаясь от полупроводниковой пластины 4, лежащей на погло­щающем основании, а затем и от зеркала 3 попадает

на экран 6. При освещении полированных поверхностей когерентным светом изгибы, перекосы, неровности от­ражают лучи под разными уг­лами, что приводит к ин­терференции. Возникающая при этом интер­ференцион­ная картина хорошо заметна и одно­значно связана с кон­кретным видом дефектов поверх­ности.

Такой метод контроля качества полированных пластин реализу­ется на установках УКП – 1 и УКП – 2, в которых вместо экрана 6 ус­тановлена передающая трубка телевизионной системы, а изображение получа­ется на экране видеоконтрольного устройства.

Если между полупрозрачным зеркалом 3 и пла­стиной 4 ввести эталонный оптический клин, то такая установка может быть использо­вана для измерения про­гиба полупроводниковых пластин. Поверх­ность пла­стины 4 с помощью юстировочных винтов (на рисунке 8.1 не показаны) устанавливается параллельно нижней поверхности эталон­ного клина. На экране ви­деоконтрольного устройства при этом наблю­даются кольца интерференции. Каждое кольцо со­ответствует половине длины волны (~0,32 мкм). Суммарный прогиб при этом равен произве­де­нию на число наблюдае­мых колец.